鋼筋混凝土高層結構設計的常見問題及對策

1、鋼筋混凝土高層結構設計的常見問題及對策    摘要：本文對高層建筑鋼筋混凝土結構設計中常見的問題及對策進行了分析，供大家參考。 關鍵詞：鋼筋混凝土；高層；結構設計；常見問題；對策 Abstract: This paper analyzes the common problems and countermeasure in the high-rise building reinforced concrete structures design, for your reference. Keywords: reinforced concrete; high;

2、 structure design; common problems; countermeasures 中圖分類號：TU375文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012） 高層建筑鋼筋混凝土結構設計要從豎向和平面結構設計、柱和梁板的設計、抗震等級等多個角度進行，嚴格按照國家相關規(guī)定執(zhí)行，確保高層建筑的質量和使用安全。經濟的快速發(fā)展，使得高層建筑在中國興起并發(fā)展的如火如荼，其建筑手段和設計也變得科技性更強。建筑工程的質量直接關系到人們的生命財產安全，因此，對于這項復雜而科技含量高的工作，如何通過合理的設計使得高層建筑達到高質量的同時也滿足人們居住舒適性需求是每個建筑工作者必須考慮和解決

3、的事情。 1 獨立基礎設計荷載取值不當 鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨立基礎，當地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層時，不超過8 層且高度在25m 以下的一般民用框架房屋或荷載相當的多層框架廠房，可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。這就是說，在8度以內的地震區(qū)，大多數鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。但這些房屋在基礎設計時應考慮風荷載的影響。因此，在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計算分析中，必須輸入風荷載，不能因為在地震區(qū)高層建筑以外的一般建筑風荷載不起控制作用就不輸入。 2 基礎結構設計 為保證構件延性, 按照無粘結預應力砼結構技術規(guī)程梁內配置適當普通鋼筋。耐

4、火極限為兩小時, 無粘結預應力筋的保護層厚度不小于40mm。目前的短肢剪力墻體系高層由于考慮埋置深度的要求, 一般均設置地下室?；A則采用樁筏基礎。如何對樁進行合理選型, 將對整個地下室設計的經濟性產生重要影響。例如某一工程, 上部十八層帶一地下室, 根據勘察報告, 采用400 預應力管樁, 可選樁長有樁長25m , 單樁承載力特征值Ra=900kN,樁長34m,單樁承載力特征值Ra=1300kN。采用25m 樁需要290根,采用34m 樁需要200 根。從樁本身比較兩種方案, 總的樁延米數量相當, 但采用25 m樁為滿樘布置, 筏板厚需1200mm , 而采用34m 樁為墻下布置, 筏板可減

5、至900mm,經濟性明顯。因此,基礎選型應作方案比較, 才能選定經濟合理的方案。而對于筏板厚度的取值, 則應考慮樁沖切, 角樁沖切, 墻沖切及板配筋等多方面的因素。另外, 筏板長度的設置也須我們研究探討,由于考慮地下室的使用合理性, 常規(guī)我們采用設置后澆帶來解決底板超長引起的收縮及溫度裂縫, 后澆帶的作用是明顯的, 但也給施工帶來了不少麻煩, 甚至由于處理不當而引起后澆帶漏水及裂縫。 3 結構平面設計 通常來講，對于高層建筑，除了特殊的設計需求之外,高層建筑不宜采用特別不規(guī)則的平面布置，應該追求形狀簡單、規(guī)則，盡可能的使剛度和承載力分布均勻。 對于抗震等級不同的建筑，其平面尺寸及突出部位尺寸的

6、比值都有適宜的范圍，同時不宜采用角部重疊的平面圖形即細腰型平面。一般在設計時，應該注意: 3.1 結構平面布置應減少扭轉的影響，其中最重要的是在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，樓層豎向構件最大的水平位移和層間位移，應符合如下規(guī)定:A 級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2 倍, 不應大于該樓層平均值的1.5 倍；B 級高度高層建筑、超過 A 級高度的混合結構及復雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2 倍，不應大于該樓層平均值的 1.4 倍。 3.2 抗震設計時,高層建筑應盡量調整平面形狀和結構的布置，避免設置防震縫。 當無法避免而必須設置防震縫時，對于框架結構來說，高度不超過 15

7、 m 時，縫寬不應小于100 mm，當超過 15 m 時，應根據不同的烈度每增加不同的高度，宜加寬20 mm。在確定防震縫的寬度時，如果縫兩側的房屋高度不同，那么防震縫的寬度應該按照較低的房屋高度確定。 3.3 在高規(guī)中，短肢剪力墻是指截面厚度不大于300 mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4 但不大于8 的剪力墻。 根據實驗數據以及經驗數據，對短肢剪力墻在高層建筑中應用增加了相當多的限制。所以在高層建筑鋼筋混凝土設計中，結構工程師需要盡可能少采用或者不采用短肢剪力墻。 4 豎向結構設計 由于屬于高層建筑，所以豎向結構對于高層建筑來說，顯得尤為重要，他直接影響到整體建筑的質量。高層建筑的

8、豎向應該盡可能的規(guī)則、均勻，避免有太大的外挑和內收。為了保持重心穩(wěn)定，整個建筑體的豎向結構應該是下大上小的形狀，同時變化也應該是逐漸的。假如豎向結構不是垂直的或者不是正常的下大上小型結構形狀，這時需要外加單獨的設計來滿足建筑物的整體平衡，維持穩(wěn)定。對于豎向內收型的建筑物，從抗震角度出發(fā)，樓層的 側向剛度不宜小于相鄰上一層的70%，也不宜小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%。 A 級高度高層建筑的樓層抗側力結構的層間受剪承載力不宜小于其相鄰上一層受剪承載力的80%，不應小于其相鄰上一層受剪承載力的65%；B 級高度高層建筑的樓層抗側力結構的層間受剪承載力不應小于其相鄰上一層受剪承載力的75

9、%。樓層質量沿高度宜均勻分布，樓層質量不宜大于相鄰下部樓層質量的1.5 倍。 5 柱、梁、板的設計 高層建筑，如果地上為圓柱時那么地下部分需要改為方柱，這樣便于施工的進行。圓柱鋼筋的根數最少為8根?？v筋宜采用大直徑、大間距，但間距不宜超過200，柱斷面不宜小于 400×400，混凝土不宜小于C25。對于異型柱的結構，梁縱筋每排的數量不可以太多，柱端部縱筋不宜過于密集，否則會造成節(jié)點混凝土澆注困難。柱應該盡量避免使用短柱。除此之外，還要考慮豎向的地震作用，柱子的軸壓比及配筋需要留有一定的余地。 對于梁的設計，一般梁上有次梁處應該設附加箍筋，附加箍筋一般都要有。當主次梁截面相差不大，次梁

10、負載較大時，需根據計算確定增設附加箍筋和吊筋的數量。當主梁高度高，次梁截面小時，主梁可以不加附加箍筋，所以要根據具體的情況分析之后確定是否需要加附加箍筋。 板部分的設計，應該考慮板的鋼筋間距。為便于施工鋼筋宜采用大直徑大間距，但小直徑小間距對控制板的裂縫有利,所以應根據實際情況而定。一般受力筋間距取70 mm 至 200 mm。 對于人防頂板上下鋼筋間距宜相等，直徑可以不同，這樣方便設置拉筋。 相連房間的同型號同間距板底鋼筋可以相通。 6 獨立基礎設計荷載取值不當 鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨立基礎，當地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層時，不超過8 層且高度在25m 以下的一般民用框

11、架房屋或荷載相當的多層框架廠房，可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。這就是說，在8 度以內的地震區(qū)，大多數鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。但這些房屋在基礎設計時應考慮風荷載的影響。因此，在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計算分析中，必須輸入風荷載，不能因為在地震區(qū)高層建筑以外的一般建筑風荷載不起控制作用就不輸入。 7 配筋結構設計 剪力墻墻體配筋( 以200 厚墻體為例) 一般要求水平鋼筋放在外側, 豎向鋼筋放在內側。配筋滿足計算及規(guī)范建議的最小配筋率即可。筆者建議加強區(qū)10200,非加強區(qū)8200 雙層雙向即可,雙排鋼筋之間采用 6600x600 拉筋。但地下部分墻

12、體配筋則另當別論。因為地下部分墻體配筋大多由水壓力, 土壓力產生的側壓力控制, 而由于簡化計算經常由豎向筋控制, 此種情況下為增大計算墻體有效高度, 可將地下部分墻體的水平筋放在內側, 豎向鋼筋放在外側。 8 樓蓋結構設計 高層建筑的樓蓋結構，也影響著高層建筑的整體質量。很多公司基于成本控制的考慮，通常選擇樓板預制件，這樣會加大建筑物抗震風險。國家規(guī)定，高層建筑高度大于50 m 時，框架-剪力墻結構、筒體結構以及復雜高層建筑結構應該采用現澆樓蓋結構，剪力墻結構和框架結構宜采用現澆樓蓋結構?；炷翉姸鹊燃壊豢梢缘陀?C20，但是也不應該高于C40。 9 抗震等級設計 高層建筑更應該重視抗震等級的合理設計，抗震設計時，高層建筑鋼筋混凝土結構構件應根據抗震設防分類、烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級